HODNOCENÍ ÚČINKU AUTOMATICKÉ REGULACE NA RE- DUKCI VLIVU NÁHODNÝCH PORUCH NA REGULOVANOU VELIČINU

Podobné dokumenty
Modelování a simulace regulátorů a čidel

2. Frekvenční a přechodové charakteristiky

REGULACE Část 1: Spojitá regulace

Funkce hustoty pravděpodobnosti této veličiny je. Pro obecný počet stupňů volnosti je náhodná veličina

REGULACE Část 2: Číslicová regulace

REGULACE. Přenosové cesty. přenosové cesty akční členy regulátory regulační pochod. standardní signály. Blokové schéma regulačního obvodu

základní pojmy základní pojmy teorie základní pojmy teorie základní pojmy teorie základní pojmy teorie

INTERGRÁLNÍ POČET. PRIMITIVNÍ FUNKCE (neurčitý integrál)

4. PRŮBĚH FUNKCE. = f(x) načrtnout.

Seznámíte se s pojmem primitivní funkce a neurčitý integrál funkce jedné proměnné.

7 Kvalita regulačního pochodu diskrétních regulačních obvodů

Metody ešení. Metody ešení

PROGRAMOVÁ PODPORA SYNTÉZY REGULAČNÍCH OBVODU POMOCÍ PROGRAMU MATLAB - SIMULINK. ing. Roman MIZERA. Katedra ATŘ-352, VŠB-TU Ostrava

METODA NÁSOBNÉHO DOMINANTNÍHO PÓLU PRO REGULÁTORY SE DVĚMA STUPNI VOLNOSTI A PROPORCIONÁLNÍ SOUSTAVY S DOPRAVNÍM ZPOŽDĚNÍM

Navazující magisterské studium MATEMATIKA 2016 zadání A str.1 Z uvedených odpovědí je vždy

Zjednodušený výpočet tranzistorového zesilovače

Geometrická optika. Energetické vlastnosti optického záření. zářivý tok (výkon záření) Φ e. spektrální hustota zářivého toku Φ Φ = e

23 - Diskrétní systémy

Přijímací zkoušky do NMS 2013 MATEMATIKA, zadání A,

1 ) 3, a 5 6 b ( 4. x+2 x, b) f(x)= sin 3x = 3 sin x 4 sin 3 x ] (užijte vzorce: sin(α + β), sin 2x a cos 2x) f 1 : y = x 1. f 1 : y = 3 + ln x 1

hledané funkce y jedné proměnné.

ε, budeme nazývat okolím bodu (čísla) x

1. Určíme definiční obor funkce, její nulové body a intervaly, v nichž je funkce kladná nebo záporná.

K Mechanika styku kolo vozovka

REGULACE. Akční členy. Měřicí a řídicí technika přednášky LS 2006/07. Blokové schéma regulačního obvodu MRT-07-P4 1 / 13.

4.3.2 Vlastní a příměsové polovodiče

ZJIŠŤOVÁNÍ FREKVENČNÍCH VLASTNOSTÍ OTEVŘENÉHO OBVODU V UZAVŘENÉ REGULAČNÍ SMYČCE

I. MECHANIKA 8. Pružnost

část 8. (rough draft version)

Příklady: - počet členů dané domácnosti - počet zákazníků ve frontě - počet pokusů do padnutí čísla šest - životnost televizoru - věk člověka

( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 2

KINETICKÁ TEORIE PLYNŮ

Křivkové integrály prvního druhu Vypočítejte dané křivkové integrály prvního druhu v R 2.

1. Okrajové podmínky pro tepeln technické výpo ty

Vyvážené nastavení PI regulátorù

Využití expertního systému při odhadu vlastností výrobků

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

OPTIMALIZACE PARAMETRŮ PID REGULÁTORU POMOCÍ GA TOOLBOXU

VLIV SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA VĚTRANÉ STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

7. TRANSFORMÁTORY. 7.1 Štítkové údaje. 7.2 Měření odporů vinutí. 7.3 Měření naprázdno

STUDIUM DEFORMAČNÍCH ODPORŮ OCELÍ VYSOKORYCHLOSTNÍM VÁLCOVÁNÍM ZA TEPLA

IMITANČNÍ POPIS SPÍNANÝCH OBVODŮ

20 - Číslicové a diskrétní řízení

02 Systémy a jejich popis v časové a frekvenční oblasti

SP2 01 Charakteristické funkce

, je vhodná veličina jak pro studium vyzařování energie z libovolného zdroje, tak i pro popis dopadu energie na hmotné objekty:

2 e W/(m2 K) (2 e) = (1 0.85)(1 0.2) = Pro jednu emisivitu 0.85 a druhou 0.1 je koeficient daný emisivitami

1 U. 33. Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose.

SPOLUPRÁCE SBĚRAČE S TRAKČNÍM VEDENÍM

9. T r a n s f o r m a c e n á h o d n é v e l i č i n y

Fyzikální podstata fotovoltaické přeměny solární energie

Výkon motoru je přímo úměrný hmotnostnímu toku paliva do motoru.

5. kapitola: Vysokofrekvenční zesilovače (rozšířená osnova)

1. Základní p ístupy k syntéze adaptivních ídících systém, schématické vyjád ení, srovnání s p edpoklady a návrhem standardních regulátor

5.2. Určitý integrál Definice a vlastnosti

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Katedra mikroelektroniky SEMESTRÁLNÍ PROJEKT X34BPJ

a) formulujte Weierstrassovo kritérium stejnoměrné konvergence b) pomocí tohoto kritéria ukažte, že funkční řada konverguje stejnoměrně na celé R

{ } ( ) ( ) ( ) ( ) r 6.42 Urč ete mohutnost a energii impulsu

X = x, y = h(x) Y = y. hodnotám x a jedné hodnotě y. Dostaneme tabulku hodnot pravděpodobnostní

TERMOREGULAČNÍ ZAŘÍZENÍ S PELTIERIHO ČLÁNKY

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

Polarizací v podstatě rozumíme skutečnost, že plně respektujeme vektorový charakter veličin E, H, D, B. Rovinnou vlnu šířící se ve směru z

Otázka č.3 Veličiny používané pro kvantifikaci elektromagnetického pole

Doc. RNDr. Libor Čermák, CSc. Algoritmy

KIRSTEN BIEDERMANNOVÁ ANDERS FLORÉN PHILIPPE JEANJACQUOT DIONYSIS KONSTANTINOU CORINA TOMAOVÁ TLAKEM POD

41 Absorpce světla ÚKOL TEORIE

Spolehlivost programového vybavení pro obvody vysoké integrace a obvody velmi vysoké integrace

20 - Číslicové a diskrétní řízení

Aplikace VAR ocenění tržních rizik

Úvod do fyziky plazmatu

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

1. Limita funkce - výpočty, užití

1. Difuze vodní páry a její kondenzace uvnit konstrukcí

Dimenzování silnoproudých rozvodů. Návrh napájecího zdroje., obvykle nepracují zároveň při jmenovitém výkonu

, 4. skupina (16:15-17:45) Jméno: se. Postup je třeba odůvodnit (okomentovat) nebo uvést výpočet. Výsledek bez uvedení jakéhokoliv

Vzorová písemka č. 1 (rok 2015/2016) - řešení

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE DIPLOMOVÁ PRÁCE Bc. Pavel Hájek

Stanovení koncentrace Ca 2+ a tvrdost vody

Postup stanovení cen za přepravu plynu. + CBK pi. + FG pi. ) + SD pi

Poznámky k Fourierově transformaci

MECHANICKÉ KMITÁNÍ TLUMENÉ

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Měření vlastností vedení

Úloha č. 11. H0 e. (4) tzv. Stefanův - Bo1tzmannův zákon a 2. H λ dλ (5)

M ě ř e n í o d p o r u r e z i s t o r ů

Časopis pro pěstování matematiky

11. AGREGÁTNÍ NABÍDKA A PHILLIPSOVA KŘIVKA. slide 0

7. ZÁKLADNÍ TYPY DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ

MODELOVÁNÍ A ŘÍZENÍ MOBILNÍCH KOLOVÝCH ROBOTŮ

F=F r1 +F r2 -Fl 1 = -F r2 (l 1 +l 2 )

Příklad 70 Vypočet konstanty šíření (fázová konstanta, měrný útlum)

Struktura a architektura počítačů

ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ Z MECHANICKÝCH. Jiří Tůma

Jednoduché seřízení regulátorů metodou SIMC

5. Minimální kostry. Minimální kostry a jejich vlastnosti. Definice:

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

Modelování systémů a procesů (11MSP) Bohumil Kovář, Jan Přikryl, Miroslav Vlček. 8. přednáška 11MSP pondělí 20. dubna 2015

Automatizační technika. Obsah. Syntéza regulačního obvodu. Seřizování regulátorů

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Transkript:

procs 006 HODNOCENÍ ÚČINU AUOMAICÉ EULACE NA EDUCI VLI VU NÁHODNÝCH POUCH NA EULOVANOU VELIČINU Jiří ŮMA HODNOCENÍ ÚČINU AUOMAICÉ EULACE NA E DUCI VLIVU NÁHODNÝCH POUCH NA EULOVANOU VELIČINU Jiří ŮMA Vsoá šola báňsá chnicá unirzita Ostraa, Ostraa Poruba Účlm automaticého řízní a informačních sstémů j dosažní úspor praconích sil a zlpšní doumntac o průběhu rguloaného tchnologicého procsu. Přdložný rfrát si chc šimnout dalšího ftu rgulac, trým j zlpšní alit řízní lpší ompnzaci náhodných poruch. V rfrátu bud počtn poměr rozptlu olísání rguloané ličin a rozptlu náhodné poruch. líčoá sloa: náhodná porucha, náhodná chba měřní, optimální sřízní rgulačního obodu. Automatic control sstms ar aimd at rducing of th suprising staff and nhancmnt of th control rcords about th controlld procss. h submittd papr is focusd at th ffct on controlling procss, which is impromnt of control qualit from th iwpoint of disprsion of th controlld plant output. h papr main rsult is an aluation of th dpndnc of th plant output disprsion rlatd to th disturbanc disprsion on th controlld. words: random disturbanc, random masurmnt rror, optimal tuning of th control loop.. Úod Proozní praconíci, dohlížjící na průběh tchnologicého procsu, přdším žádají, ab průběh tchnologicých ličin nazoal odchl od žádaných hodnot, tré s dlouhodobě nmění. J pro ně zbtčný průběh odz na so žádané hodnot. Jjich zájm j soustřděn jn na rozsah olísání rguloané ličin a co njětší potlační liu náhodných poruch buď měřitlných nbo nměřitlných. Vli sřízní rgulačního obodu na rozptl rguloané ličin j hlaním zaměřním přdložného rfrátu. p rgulačních smč bl brán podl potřb nětrých hutních proozů. frát j cíln na potřb určitého sgmntu praticých apliací tori rgulac.. Vli náhodné poruch a chb měřní na rguloanou ličinu.. Charatristi náhodných signálů Náhodnou ličinu charatrizuj hustota rozdělní praděpodobnosti. Záladní statisticou charatristiou j střdní hodnota a rozptl. Podobně náhodné signál njúplněji dfinují mnohorozměrné hustot praděpodobnosti. Při analýz tchnicých sstémů lz ětšině případu stačit s statisticými charatristiami druhého řádu, a to orlační func a ýonoá sptrální hustota. V rozsahu této přdnáš budou použit jn náhodné procs tpu bílého šumu a procs s xponnciální autoorlační funcí. ab. Náhodný procs Autoorlační func Výonoá sptrální hustota Bílý šum ( τ ) δ ( τ ) S ( ω )

procs 005 ůžoý šum α τ τ.. Průchod náhodných signálů dnamicou soustaou S ( ω ) α ( ω α ) Linární dnamicé sousta tarují průchodm sptra stupních náhodných signálů druhou mocninou absolutní hodnot sé frnční charatristi. Sptrum na ýstupu spojité nbo disrétní linární dnamicé sousta j dáno zorci, tré jsou obsažn obrázu. Obr. Autoorlační func a ýonoá sptrální hustota bílého a růžoého šumu ozptl signálu na ýstupu sousta s počt u sstému popsaných frnčním přnosm podl zorc () a přnosm Z transformaci podl zorc () ab. Sstém s spojitým časm ( 0) x ( jω) x ( jω) Sxx( ω) dω π Disrétní sstém π j () ( 0) x x S xx () c z dz Pro ýpočt těchto intgrálů racionálních funcí xistuj řada algoritmů, a to buď formě zorc nbo numricého ýpočtu []. Usnadnit ýpočt obou intgrálů umožňuj znalost nětrých pólů intgroané racionální func, a to buď u přnosu nbo u frnčního sptra. Pro ýpočt intgrálu funcí proměnné z s nětrými známými pól bl proto rozšířn Strjců algoritmu pro intgrál po jdnotoé ružnici c, d A(z) j polnom s nznámými ořn a C(z) j rozlad polnomu na ořnoé činitl []. B B D D z dz (3) πi A A C C z c 3. ompnzac liu náhodné poruch na rguloanou ličinu Poruchoá ličina, trá přdstauj jdn z stupů do rgulačního obodu, má obl náhodný časoý průběh s omzným frnčním sptrm. Pro analýzu a sntézu rgulačních obodů s tímto tpm poruch j třba brat jdnoduš dfinoatlný tpoý tstoací signál. to podmín splňuj náhodný procs s autoorlační funcí xp α τ, trý znin na ýstupu stračného článu, jstliž stupní signál j tpu xponnciálního tpu bílého šumu. Exponnciální autoorlační funci přísluší ýonoá sptrální hustota ( ω ) α ( ω α ) d j směrodatná odchla časoého průběhu náhodné ličin a α j charatristicá hodnota jjího frnčního sptra. Funční záislost sptra tpoé náhodné poruch na úhloé frnci j na obrázu. Pro sronání j tomto diagramu udno sptrum jdnotoého sou, což j func úměrná ω. Jdnotoý so j oblíbným tstoacím signálm při analýz a sntéz rgulačních obodů. Podstatný rozdíl mají průběh obou sptr pro úhloé frnc mnší nž liost paramtruα. Z sronání sptr j zřjmé, ž jdnotoý so nadhodnocuj ýznam nízofrnčních slož frnčního sptra poruch. Výběr tstoacího signálu b měl plýat z apliační úloh. Pro náhodné poruch j třba použít náhodný tstoací signál. 3.0.5.0.5.0 0.5 S(ω) S, ω α ω 0 3 α α α 0 α α 3 α ω Obr. Frnční sptra Další náhodná ličina, trá oliňuj účin rgulac, j chba měřní rguloané ličin, případně měřitlné poruch. O této chbě blo přdpoládáno, ž j to náhodný procs tpu bílého šumu s nuloou střdní hodnotou, tj.

procs 006 HODNOCENÍ ÚČINU AUOMAICÉ EULACE NA EDUCI VLI VU NÁHODNÝCH POUCH NA EULOVANOU VELIČINU Jiří ŮMA 3 jho sptrum j pro šchn frnc onstantní a měřní j bz staticé chb (chýlní měřných hodnot). oněž j přdpoládáni, ž oba náhodné procs jsou zájmně nzáislé. Protož analzoané sousta jsou linární, rozptl odz obou stupních náhodných signálů, tj. poruch a chb měřní, s na ýstupu rguloané sousta sčítají. Sousta s dopraním zpožděním bl analzoán jao disrétní, přičmž zoroací prioda bla zolna stjná jao j liost dopraního zpoždění. 3.. Staticá soustaa s dopraním zpožděním Blooé schéma rgulačního obodu pro soustau s dopraním zpožděním, s poruchou aditiní stupu sousta a s chbou měřní rguloané ličin j na obrázu 3. gulátor j proporcionálně sumační s zsílním a s liností sumační slož. Driační složa nní použita protož chba měřní znhodnocuj jjí účin. Ační ličina s počt podl zorc u i 0 Bz omzní obcnosti lz přdpoládat, ž zsílní sousta j jdnotoé. V tomto případě lz sronáat směrodatnou odchlu poruch a chb měřní pomocí ritéria B. δ i (4) w PS δ Obr. 3 gulační obod s staticou soustaou a dopraním zpožděním Analticý ýpočt přnosu rozptlu dáá násldující účin ompnzac liu poruchoé ličin a chb měřní rguloané ličin na rguloanou ličinu, d paramtr E xp ( α ) rprzntuj charatristiu šíř frnčního sptra poruch a priodu zoroání ( E)( E) 3 ( E( ) E )( )( ) 3.. Soustaa intgrační s dopraním zpožděním V ýrobních procsch jsou často užíán při dopraě matriálu ronáací zásobní. Func zásobníů můž být dojí, a to zajišťoat co njplnuljší přísun matriálu při nronoměrné spotřbě nbo zásobní plní určitou tchnologicou funci a jho zaplnění musí být čas co njstáljší. Při rgulaci zaplnění zásobníu s jho zaplnění samozřjmě měří. Doplňoě můž být měřna taé liost ýstupního tou, tj. spotřba Q. o ŽH B ( ) ( )( ) P. 0.ř. δ Q i. (5) Obr. 4 gulační obod s intgrační soustaou a dopraním zpožděním Blooé schéma rgulačního obodu s poruchou a s chbou jjího měřní j na obrázu 4. Ační ličina j dána součtm ýstupu proporciálního zpětnoazbního rgulátoru s zsílním a přímoazbního rgulátoru od měřitlné poruch s zsílním P. Obcný zorc pro ýpočt přísunu matriálu do zásobníu j násldující i ( ) PQo Q. (6) ŽH Poruchoou ličinou rgulačního obodu j liost ýstupního tou matriálu z zásobníu Q o. Pro posouzní sřízní rgulačního obodu j důlžitý rozptl rguloané ličin a rozptl ační ličin. Účin řízní lz td hodnotit přnos násldujících rozptlů Qo [ ] [( P ) P] ( E )( P ) ( P ) E ( )( )( E E ) Q o. (7)

procs 005 4 Qi E P P E [ P P ] Qo [ ] ( )( )( E E ). (8) d j zsílní otřné smč a E j paramtr stjného ýznamu jao zorci (5). 3.3. Soustaa stračná bz dopraního zpoždění Posldním obodm, u trého j analzoán li náhodné poruch na rguloanou ličinu, j stračná soustaa s PI rgulátorm. J přdpoládáno, ž náhodná porucha má taé xponnciální autoorlační funcí. Blooé schéma rgulačního obodu j na obr. 5. Přnos rgulátoru a sousta při užití Laplaco transformac j dán ztah w PI Obr. 5 gulační obod s stračnou soustaou () s I s, () s. (9) s S Přnos rozptlu poruch na rozptl rguloané a ační ličin lz počítat taru zorců u αi, (0) ( α )( α ( ) ) α I ( α αi ) ( α )( α ( ) ) α I. () analýz funční záislosti rozptlů na olbě zsílní rgulátoru obsahují zorc další tři paramtr. Při sřízní rgulátoru mtodou inrz dnami s doporučuj olit časoou onstantu intgrac shodnou s časoou onstantou sousta I. Zsílní otřné smč j záislé na časoé onstantě uzařného obodu podl zorc w. Časoou onstantu sousta a paramtr α lz shrnout do bzrozměrného paramtru ϕ α. raficé znázornění funčních záislostí poměru rozptlů na nastaní rgulačního obodu a lastnostch náhodné poruch a chb měřní lz nalézt sriptch [3]. Pro ndostat místa njsou graf součástí tohoto rfrátu. 4. Záěr frát s zabýá ýpočtm liu náhodné poruch a chb měřní rguloané ličin na rozptl ační a rguloané ličin. Vzorc jsou sstan ta, ž umulují li něolia paramtrů rgulačního obodu a charatristi náhodných procsů do bzrozměrných ličin, ab blo možné njsnáz odhadnout, zda rgulační obod ompnzaci poruch zlpší nbo rgulac bud bz účinu. 5. Litratura [] ASÖM,.J.: Introduction to Stochastic Control hor. ACADEMIC PESS, NwYor 970 [] ŮMA, J. Výpočt adraticého ritria řízní s disrétním časm in: Automatizac 985, roč. 8, č., s. 884. [3] ŮMA, J. Složité sstém řízní, I. Díl: gulac sousta s náhodnými poruchami, VŠBU Ostraa, 998, s 5. ISBN 80 7078 534 9. Adrsní údaj o autorch Plné jméno s titul: Pracoiště a jho začlnění do instituc / firm: prof. Ing. Jiří ůma, CSc. Vsoý šola báňsá chnicá unirzita Ostraa,

procs 006 HODNOCENÍ ÚČINU AUOMAICÉ EULACE NA EDUCI VLI VU NÁHODNÝCH POUCH NA EULOVANOU VELIČINU Jiří ŮMA 5 Faulta strojní, atdra APŘ Adrsa pro orspondnci: VŠB U Ostraa, Faulta strojní, atdra AŘ, 7. listopadu 5, 708 33 Ostraa Poruba Email: Jiri.tuma@sb.cz Fax: lfon: 40 59 699 348